КОПИЛКА ДЛЯ АРКТИКИ
Добавлено: 2013-11-25, просмотров: 1040
В
прошлом номере «НУ» опубликовала отчет о Днях уральской науки и
инноваций, прошедших в Салехарде в середине октября. Продолжая тему,
предлагаем обзор докладов на «круглых столах», состоявшихся в эти дни.
Стоит подчеркнуть, что в них была представлена лишь часть достижений
уральских ученых по северной тематике. Надо надеяться, что эта
своеобразная копилка станет пополняться, а ее содержимое будет
востребовано в реальной экономике.
Материаловеды — Северу
Северное
материаловедение — особая отрасль знания. И металлы, и полимеры, и
другие материалы при экстремально низких температурах ведут себя совсем
не так, как в средних широтах — они гораздо больше подвержены
разрушению.
На заседании круглого стола «Материалы и техника для
Севера» зам. директора Института физики металлов УрО РАН доктор
технических наук М.В. Дегтярев представил пять материаловедческих
проектов ИФМ. Здесь разработаны высокопрочные и пластичные сплавы с
эффектами памяти формы на основе никелида титана, которые способны
работать в широком интервале температур, в том числе и при экстремально
низких. Другой проект связан с созданием биметаллической оболочки
нефтехимических реакторов для работы в условиях Крайнего Севера. В
сотрудничестве со специалистами ОАО «Уралхиммаш» методом сварки взрывом
ученые получили листовой двухслойный композит «хромистая сталь —
низкоуглеродистая сталь», способный сохранять свои свойства при низких
температурах и высоких напряжениях.Безопасность на северных железных
дорогах напрямую зависит от качества стали, из которой изготавливаются
колеса и рельсы, а также другие детали железнодорожного транспорта,
например, рамы тележек грузовых полувагонов. Это относительно недорогие
низколегированные углеродистые стали и сплавы. Сталь, подвергающаяся
воздействию холода, должна обладать повышенной пластичностью и ударной
вязкостью, чтобы не потрескаться на морозе. Специалисты ИФМ выяснили
причину ухудшения этих параметров — интеркристаллитное разрушение. Они
предложили подвергать низколегированные стали повторной термической
обработке и нашли оптимальный режим этого процесса. Исследования также
показали, что легирование хромом в сочетании с термической обработкой
позволяет повысить износостойкость стали в 1,5 раза.
Еще одна
важнейшая для северного транспорта проблема — получение двухслойных
сталей для корпусов мощных арктических ледоколов. Изготавливают такие
стали путем плакирования (от французского plaquer — накладывать,
покрывать), т.е. нанесения на поверхность высокопрочной корпусной стали
тонкого слоя другого сплава, обладающего более высокими
характеристиками коррозионной стойкости и сопротивления изнашиванию при
трении о лед. Проблема в том, что пограничный слой, где плакирующая
нержавеющая сталь соединяется с основной среднелегированной корпусной
сталью, при низких температурах может стать хрупким и разрушиться. Это
своего рода зона риска. Сегодня ученые ИФМ в сотрудничестве с ЦНИИ
конструкционных материалов «Прометей» (Санкт-Петербург) решают
фундаментальную задачу — получить такой двухслойный материал, в котором
слои были бы соединены буквально намертво. 
В
отделе наноспинтроники ИФМ разработано два типа магниточувствительных
наноматериалов: спиновые клапаны, чувствительные к слабым магнитным
полям, и металлические сверхрешетки, работоспособные в широком диапазоне
магнитных полей в десятки килоэрстед. Для того чтобы определить,
насколько сенсоры магнитного поля работоспособны в северных условиях,
специалисты ИФМ изготавливают специальный стенд, позволяющий исследовать
магниторезистивные характеристики пленочных материалов при пониженных
температурах и в слабых магнитных полях (на фото — высоковакуумная магнетронная установка, предназначенная для приготовления многослойных наноматериалов).
Доклад
заместителя гендиректора Уральского института металлов (Екатеринбург)
академика Л.А. Смирнова был посвящен конкретным проблемам производства и
использования хладостойких сталей, которые исследуют специалисты УИМ.
Директор Института технической химии Пермского НЦ УрО РАН доктор технических наук В.Н. Стрельников (на фото)
представил морозостойкие эластичные материалы, способные работать в
условиях механической нагрузки при температурах до минус 60 0С.
Синтезированные учеными олигоакрилаты — это полимерная основа
фотоотверждаемых композиций для защитных покрытий оптоволоконных узлов
навигационных систем. Морозостойкие пластифицированные полиуретановые
блоксополимеры могут применяться для изготовления регуляторов давления
на газопроводах, эластичных элементов транспорта и промышленного
оборудования.
О новых подходах к переработке природного газа, которые
разрабатываются в Институте химии твердого тела УрО РАН, шла речь в
докладе доктора химических наук М.В. Патракеева. Для российского Севера,
где сосредоточены огромные запасы углеводородов, эта тематика
исключительно актуальна. Уральские химики показали преимущества
технологии получения синтез-газа и водорода в мембранных каталитических
реакторах по сравнению с традиционным процессом паровой конверсии.
Разнообразные
инновационные предложения Института химии Коми НЦ УрО РАН,
перспективные для северных территорий, представил доктор химических наук
Ю.И. Рябков. Это целлюлозосодержащие сорбенты, применяемые очистки и
восстановления водных акваторий, почвенных покровов от нефтезагрязнений,
ионов тяжелых металлов и других поллютантов антропогенного
происхождения; водорастворимые полимеры, которые широко используются в
нефте-, газодобывающей и перерабатывающей промышленности в качестве
реагентов при бурении и промышленной эксплуатации скважин; биологически
активные соединения, на основе которых создаются лекарства для адаптации
человека на Севере и поддержания его здоровья; наноструктурированные
керамические и полимерные композиты для жестких условий эксплуатации.
На
заседании круглого стола ««Материалы и техника для Севера» прозвучало
также сообщение кандидата физико-математических наук И.Н. Кандобы о
разработанных в Институте математики и механики УрО РАН информационных
технологиях, которые могут найти применение в северных регионах.
Автоматизация процессов обработки и анализа данных дистанционного
зондирования земной поверхности из космоса необходима для эффективного
решения таких прикладных задач, как обновление электронных карт
местности, оперативный мониторинг территорий, в том числе предупреждение
техногенных катастроф. В ИММ разработан также программно-технический
комплекс для оптимизации режимов работы электростанций и энергосистем.
Экономический эффект от внедрения такого комплекса на 10 тепловых
электростанциях Свердловской области составляет 300 тысяч тонн условного
топлива или 450 миллионов рублей в год. Математическое обеспечение
необходимо и для прогнозирования климатических изменений в арктической
зоне.
Факторы риска
Северные экосистемы отличаются
особой ранимостью, чувствительностью к антропогенному воздействию,
поэтому экологические проблемы в высоких широтах приобретают особую
остроту. Сильнейшие стрессы испытывает на Севере и человеческий
организм. Эта тематика стала предметом обсуждения на заседаниях круглого
стола «Экология, физиология, охрана окружающей среды».
В докладе
директора Института промышленной экологии УрО РАН доктора технических
наук М.В. Жуковского был рассмотрен комплексный подход к решению
экологических проблем промышленно развивающихся регионов, к которым
относится Ямало-Ненецкий автономный округ. По оценкам ученых, основные
источники загрязнения атмосферы на территории ЯНАО — выбросы при
транспортировке газа, автотранспорт, котельные предприятий, использующие
твердое и жидкое топливо, сжигание попутного газа в процессе добычи на
месторождениях. Сотрудники Института промышленной экологии провели
подробные исследования загрязнения поверхностного слоя почвы в трех
городах ЯНАО: Ноябрьске, Тарко-Сале и Новом Уренгое. Всего было отобрано
833 пробы почвы, каждая из которых была проанализирована на содержание
тяжелых металлов и нефтепродуктов. Получены территориально специфичные
оценки пространственных и частотных распределений тяжелых металлов в
поверхностном слое, в частности обнаружены пятна аномально высокого
(превышающего в 10 раз по сравнению с фоном) содержания хрома в почве в
городах Тарко-Сале и Новый Уренгой.
Докладчик представил схему
оптимизации управления риском для промышленных территорий и подчеркнул,
что при оценке риска для здоровья населения необходимо учитывать
комбинированное воздействие различных негативных факторов. Был
рассмотрен типовой подход к оценке риска (на примере канцерогенного
риска для детей г. Новый Уренгой) и даны конкретные рекомендации по
снижению воздействия химических загрязнителей воздуха, почвы и питьевой
воды на здоровье детского населения ЯНАО.
Кандидат
физико-математических наук И.Л. Манжуров (Институт промышленной экологии
УрО РАН) представил концепцию интегральной системы управления качеством
окружающей среды на региональном уровне (на примере ЯНАО),
разработанную в лаборатории устойчивого развития территорий ИПЭ. Она
предполагает построение системы критериев управления качеством
окружающей среды северных территорий и моделей антропогенного
воздействия на основные показатели состояния трех природных сред
(воздуха, почвы, воды) и здоровье населения; определение граничных
условий и методического подхода к принятию управленческих решений;
построение системных моделей объекта управления
(социально-экономического комплекса и природной среды ЯНАО) и субъекта
управления (администрации, департаментов и служб округа); наконец,
разработку фундаментальных основ интегрированной системы управления
качеством окружающей среды северных территорий.
Доклад
директора Института экологии растений и животных УрО РАН
члена-корреспондента В.Д. Богданова был посвящен роли Экологического
научно-исследовательского стационара ИЭРиЖ (г. Лабытнанги), в
биологических исследованиях на Ямале. Территория ЯНАО, где сходятся
границы распространения таежных и тундровых, европейских и сибирских
видов и подвидов животных и растений, — прекрасный полигон для
экологических исследований: изучения эволюции организмов и сообществ,
состояния и динамики биологического разнообразия и биоресурсов
животного и растительного мира Полярного Урала и Севера Западной Сибири,
для разработки научных основ их мониторинга и охраны. Экосистемы
высоких широт отличаются крайне медленной скоростью восстановления,
поэтому в условиях интенсивного промышленного освоения Севера необходима
достоверная информация о состоянии их компонентов. Так, постоянная сеть
станций, созданная сотрудниками ИЭРиЖ УрО РАН на нерестовых реках
Полярного Урала и тридцатипятилетний опыт слежения позволяют давать
обоснованные прогнозы численности популяций рыб Обского бассейна и
рекомендации по их рациональному использованию. Трудно переоценить
значимость многолетних дендрохронологических исследований ИЭРиЖ, в том
числе пространственно-временных реконструкций климатических и
гидрологических условий на Полярном Урале и нижней Оби за последние 4–10
тыс. лет, благодаря чему возможно прогнозировать климатические
изменения в целом на севере Евразии.
Для сохранения стационара,
единственного академического учреждения в ЯНАО, необходима его
реконструкция, ведь он служит базой для исследований не только ИЭРиЖ, но
и других академических учреждений, а также пользуется международной
известностью: здесь работают ученые из Норвегии, Швеции, Финляндии,
Польши, Чехии, Дании, Великобритании.
Кандидат биологических наук
Н.А. Соколова (стационар ИЭРиЖ в Лабытнангах) представила обзор
современных зоологических исследований на Ямале. Доклад доктора
биологических наук Н.Г. Ильминских (Тобольская комплексная научная
станция УрО РАН) был посвящен экотонам Западно-Сибирской Арктики и
Субарктики (об этом подробно см. «НУ» № 25–26, 2013).
Доктор
медицинских наук Е.Р. Бойко (Институт физиологии Коми НЦ УрО РАН)
отметил в своем докладе, что проблема дефицита микронутриентов, в том
числе витаминов и микроэлементов, актуальная для жителей России в целом,
на Севере стоит особенно остро. В последнее время структура витаминных
дефицитов изменилась. Сегодня для северного населения наиболее серьезен
дефицит тиамина (витамин В1), а также рибофлавина (витамин В2). Что
касается жирорастворимых витаминов А и Е, то если дефицит их в целом у
северян колеблется от 20 до 40%, то у работников нефтегазовой индустрии и
целлюлозно-бумажного производства он достигает 100%. Зато теперь на
Европейском Севере благодаря увеличению потребления свежих фруктов редко
развиваются дефициты витамина С. Специалисты Института физиологии Коми
НЦ оценили эффективностьприменения ряда витаминных препаратов и схем
проведения витаминизации. По их мнению, наиболее целесообразно проводить
курсовые ударные витаминизации три раза в год в периоды наименьшей
витаминной обеспеченности. Были разработаны практические рекомендации,
которые успешно используются на предприятиях газовой и
целлюлозно-бумажной промышленности и в других отраслях.
На заседании
выступил также зав. сектором экологических исследований регионального
отдела ООО «Газпром ВНИИГАЗ» (г. Салехард) с докладом о геологическом
состоянии магистрального газопровода «Бованенково — Ухта».
Экономика высоких широт
Директор
Пермского филиала Института экономики УрО РАН, доктор экономических
наук А.Н. Пыткин рассказал о механизмах и инструментах экономического
стимулирования инвестиций в Арктический регион. Первое, что нужно
сделать — провести налоговую реформу с учетом особенностей
хозяйствования на этой территории. Необходимы корректировки и в системе
пенсионного обеспечения, чтобы создать такие условия, при которых
пенсионерам будет выгодно постоянно проживать в регионе. Арктика также
требует отдельного подхода к оплате труда, ее нужно привести в
зависимость от колебаний индекса стоимости жизни. Следующие шаги — поиск
оптимальных способов финансирования инвестиционных проектов,
стимулирование внешнеэкономической деятельности, учет зарубежного опыта
работы в условиях Севера. Бизнес должен уделить особое внимание
стратегическому планированию, выстраиванию нормативной базы управления
хозяйственной деятельностью. Сейчас же предприятия в большей степени
полагаются на правила, предложенные государством.
Контуры собственной
программы по освоению и развитию арктической зоны РФ в своем докладе
обрисовал директор Центра исследований Арктики, председатель президиума
Архангельского НЦ УрО РАН, доктор экономических наук В.И. Павленко. При
разработке программы ученые опирались на предложенные Минрегионразвития
принципы: это ресурсоэффективность, природосбережение и соблюдение
государственных интересов. Суть предложений заключается в следующем:
сначала создается инфраструктура, а потом при федеральной поддержке
реализуется крупный проект, который позднее становится ядром будущих
промышленных зон и центров. Так, развитие Северного морского пути будет
способствовать и развитию прибрежных территорий и портовых хозяйств, а в
долгосрочной перспективе позволит составить конкуренцию китайскому
проекту по соединению Европы и Юго-Восточной Азии скоростной железной
дорогой. Аналогичные по масштабу идеи можно реализовать в области
энергетики и в освоении потенциала биоресурсов.
Доклад заведующего
сектором размещения и развития производительных сил Института экономики
УрО РАН, доктора географических наук В.В. Литовского был посвящен
географическим аспектам освоения Арктики. Исторически территория
Полярного и Заполярного Урала оказалась вне зоны действия научных
центров УрО. Когда в прошлом году в Отделении была запущена программа
ориентированных фундаментальных исследований «Арктика», встал вопрос о
том, как выделить уральский сектор арктической зоны. Основным критерием
здесь может стать наличие на прилегающих к Уралу равнинах и горной зоне
тундрового растительного покрова. В геоэкономическом аспекте это
приводит к выклиниванию арктических территорий глубоко на юг, в основном
вдоль западного склона хребта, что обеспечивает связь с
промышленно-развитой зоной макрорегиона. Это существенный факт с учетом
того, что на севере сосредоточены огромные месторождения нефти, газа,
угля, полиметаллов и урана. Таким образом, арктическую часть Урала нужно
районировать исходя из соображений замыкания кругооборота вещества и
энергии в таких целостных больших геосистемах.
Директор
научно-инженерного центра «Надежность и ресурс больших систем машин» УрО
РАН, доктор технических наук С.А. Тимашев выступил с докладом об оценке
рисков при эксплуатации критичных инфраструктур — электроэнергетических
сетей, трубопроводов, дорог — в условиях Арктики. В основе анализа —
математическое моделирование и прогнозирование, «соединение» механики
разрушений с экономикой и оценкой уровня техногенной опасности. Подход
был опробован при составлении паспорта безопасности Екатеринбурга и
некоторых закрытых городов, плана ликвидации разливов нефти для
Свердловской области. Более конкретный пример — оценка рисков
эксплуатации трубопровода, проложенного в вечномерзлом грунте, для
«Сибнефтепровода». Были изучены метеоданные, исследована фактическая
геология трассы, построена термодинамическая модель. Исследования
показали, как на протяжении ближайших 12 лет будет меняться состояние
трубопровода и в какой момент оно стабилизируется. Рекомендация ученых
соответствует поставленной компанией задаче по оптимизации расходов на
эксплуатацию: «ничего не делать».
В завершение круглого стола с
коротким докладом выступил представитель ГБУ «Объединение по
экономическому развитию КМНС» П.Н. Худи, рассказавший о необходимости
внедрения в традиционное хозяйство коренных малочисленных народов Ямала
инновационных технологий. Ненцы испытывают потребность в более легких и
безопасных материалах для покрытия чума, в улучшении социальной базы, в
обеспечении снегоходной и мототехникой, в развитии малой авиации.
Частично опыт успешного внедрения инноваций в жизнь коренных народов
можно перенять у других стран, в частности, у Финляндии.
Заседание круглого стола по гуманитарным наукам открыл директор Института истории и археологии УрО РАН, доктор исторических наук Е.Т. Артемов, вкратце рассказав о проводимых совместно с ямальскими коллегами исследованиях. Научная кооперация уже принесла свои плоды, в частности, в виде двухтомного академического издания «История Ямала». Дальнейшее сотрудничество планируется развивать в рамках четырех тем: исторический опыт инновационного развития северных территорий, этнокультурное наследие и идентичность в Арктике, Ямал в лицах и Ямал в XX веке в исторических документах страны. Ученым требуется институционализация контактов и усиление практической составляющей исследований. По словам Евгения Тимофеевича, полученные знания должны активнее использоваться в образовании и просвещении, а история должна позиционироваться как инструмент для выявления долгосрочных тенденций.
С докладом о преемственности в стратегиях промышленного освоения Ямала выступил доктор исторических наук В.П. Тимошенко (ИИА УрО РАН). Сейчас идет поиск новых подходов к развитию северных территорий. Коренная проблема состоит в том, что переход на рыночные отношения изменил субъектность освоения. Если до недавнего времени основной движущей силой в покорении российского Севера выступало государство, то сейчас эту роль стали играть крупные вертикально-интегрированные компании нефтегазового сектора, которые больше заинтересованы в минимизации издержек, нежели в финансировании масштабных инфраструктурных проектов. Региональное сообщество лишено рычагов воздействия на корпорации, а федеральные власти в контактах с крупным бизнесом ориентируются на решение общегосударственных задач. В целом развитие Ямала остается фрагментированным, так как им занимаются различные субъекты, чьи интересы не всегда совпадают.
Доктор исторических наук Г.Е. Корнилов (ИИА УрО РАН) в своем докладе подвел предварительные итоги проекта по изучению демографических процессов, происходивших на Ямале в период с конца XIX по начало XXI века. Источниками стали данные переписи и государственной статистики, разбросанные по 11 городам страны. В демографической истории региона были выделены три этапа. Первый — с конца XIX века по 60-е годы XX века. В это время на Ямале господствует традиционный тип воспроизводства с высокими показателями рождаемости и смертности. С конца 1960-х годов начинается второй этап. Активное промышленное освоение региона и развитие местной медицины привели к росту населения и увеличению средней продолжительности жизни. В начале третьего этапа, в 1990-е годы, происходит демографический спад, который заканчивается к 2000 году. Конечным же итогом демографических процессов на Ямале в ХХ веке стало то, что в регионе сформировалось население, развивающееся преимущественно за счет естественного прироста, а не миграции.
Член-корреспондент А.В. Головнев (ИИА УрО РАН) рассказал о таком специфическом виде прикладного исследования, как этнологическая экспертиза. Она, как правило, проводится в сжатые сроки, когда ученый ограничен в выборе аналитических инструментов — используются только наработанные ранее стратегии и тактики. Именно поэтому такое исследование не под силу новичку. Объектами этнологической экспертизы могут выступать: законодательные акты, проекты масштабных строек и разработки месторождений, этнически окрашенная информация в СМИ, инциденты, связанные с межнациональной и межрелигиозной рознью. В качестве примера Андрей Владимирович привел собственный опыт проведения экспертизы планируемого к разработке Крузенштернского месторождения. По соседству с ним находится огромная, построенная над тундрой промплощадка — Бованенково, которая уже оказывает заметное воздействие на жизнь оленеводов. Рекомендация ученого: ни в коем случае нельзя реализовывать план тотального строительства на новом участке.
Источник: Наука Урала